[发明专利]一种基于2型双曲CORDIC任意指数函数的计算系统

说明书

本发明涉及基于2型双曲CORDIC任意指数函数的计算系统，包括：核心算法控制模块，通过任务调度以及连接其他模块使得整个设计方案依序执行；2型双曲旋转模式CORDIC模块，通过多次迭代计算出以2为底、任意指数的指数函数结果；2型双曲向量模式CORDIC模块，通过多次迭代计算出以2为底、任意真数的对数函数结果；基本运算模块，包括浮点转换单元、延时单元、加法单元和乘法单元，根据输入的浮点型底数、定点型指数，利用这四个单元以及上述两个模块计算并输出类浮点型结果。有益效果：本发明支持任意浮点型底数、任意定点型指数进行指数函数运算，解决了传统固定硬件电路无法实现更广范围内的指数函数运算的问题。

技术领域

本发明涉及函数计算的硬件实现领域，具体地说是一种基于2型双曲CORDIC任意指数函数的计算系统。

背景技术

指数函数作为一种常见超越函数，被广泛应用于滤波技术、FFT变换、机器学习等多个领域。在实际工程应用中，常常需要对指数函数进行硬件实现。如何在满足精度的要求下，尽可能少地占用资源以及更广范围内进行指数函数运算成为主要的研究问题。传统实现方式主要有查找表、分段线性近似法、多项式近似法以及泰勒公式展开等，但这些方法都存在硬件资源开销大或精度误差大或数据支持范围小等缺点，所以研究一种克服上述硬件实现缺点的方法不仅意义重大，而且从集成电路发展速度和应用需求来讲，更是迫在眉睫。

CORDIC(CoordinatedRotationDigitalComputer)，即协调旋转数字计算机，可广泛应用于基本函数的计算，如DSP、FFT、DCT等技术函数的计算。CORDIC算法是JackVolder于1959年首先提出的。为了扩展可解决的基本函数个数，J.Walter于1971年提出了统一的CORDIC算法；2004年，Tso-BingJuang等又提出了一种改进的并行的CORDIC算法，该改进的算法主要运用BBR(Binary-To-BipolarRecoding)和MAR(MicrorotationAngleRecoding)，大大提高了CORDIC算法的迭代速度,并且达到了很高的精度。随着可编程逻辑器件规模的增大和应用范围的扩大,使得利用硬件电路实现该算法成为可能并具有良好的应用价值。

CORDIC算法有旋转和向量两个模式，分别可以在圆坐标系、线性坐标系和双曲线坐标系使用，从而可以演算出6种运算，而结合这6种运算也可以衍生出其他许多运算。传统固定硬件电路存在无法实现更广范围内的指数函数运算的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种利用固定硬件资源、保证计算精度、支持更广数据范围的2型双曲CORDIC任意指数函数硬件实现的方法，具体由以下技术方案实现：

所述基于2型双曲CORDIC任意指数函数的计算系统，包括：

核心算法控制模块，进行任务调度或连接其他模块；

2型双曲旋转模式CORDIC模块，通过多次迭代计算出以2为底、任意指数的指数函数结果；

2型双曲向量模式CORDIC模块，通过多次迭代计算出以2为底、任意真数的对数函数结果；

基本运算模块，包括四个基本运算单元，分比为：浮点转换单元、延时单元、加法单元和乘法单元，根据输入的浮点型底数、定点型指数，通过所述四个基本运算单元以及2型双曲旋转模式CORDIC模块与2型双曲向量模式CORDIC模块计算并输出类浮点型结果。

所述基于2型双曲CORDIC任意指数函数的计算系统的进一步设计在于，所述核心算法控制模块将基本运算模块中各个单元以及两个2型双曲CORDIC模块进行连接以及进行任务分配，最终输出指数函数运算结果。

所述基于2型双曲CORDIC任意指数函数的计算系统的进一步设计在于，所述计算系统计算指数函数的过程如下：